Mikrokuličky pro lepší mikroskopii  
Biologové ze svých konvenčních mikroskopů nevymáčknou lepší rozlišení, než je 200 nanometrů. Pro větší rozlišení je nutno použít drahou a komplikovanou techniku. Švýcaři ale vymysleli, jak to velmi levně obejít.


Za difrakčním limitem

Zvětšit obrázek
Schema (Kredit: EPFL, Lausane)

Rozlišení 200 nm není dáno technikou, ale fyzikou. Jedná se o tzv. difrakční limit, kdy můžeme zobrazit v soustavě mikroskopových čoček s objektivem ponořeným do vody nebo oleje objekty s rozlišením ne větším, než je jedna polovina vlnové délky světla. Což v rámci viditelného spektra dává výše zmiňovanou hodnotu.

 

Pokud chceme dosáhnout ještě vyššího rozlišení, aby bylo možno pozorovat mitochondrie, chromozómy a podobně, musím se uchýlit k elektronovým mikroskopům a speciální přípravě vzorků. Postup náročný časově i finančně. Výzkumníci z Ecole Polytechnique Fédérale v Lausanne (EPFL) přišli s geniálním a velice levným řešení. Jsou jím průhledné  mikrokuličky z dielektrika o průměru 60 mikrometrů. Ty se umístí na povrch zkoumaného vzorku a díky jim je možno dosáhnout rozlišení až na úrovni jedné sedminy vlnové délky.

 

 

Hui Yang, spoluautorka objevu. (Kredit: EPFL, Lausane)

 

 

Martin A.M. Gijs, profesor na School of Engineering at EPFL, vedoucí Laboratoře mikrosystémů.

Rozlišení pod úrovní 100 nanometrů je podle Martina Gijse, profesora univerzitě v Lausane, možné díky tzv. fotonickému nanojetu. Jedná se o úzký paprsek světla s velkou intenzitou, který se šíří dielektrikem z neosvětlené strany na vzdálenosti větší, než je vlnová délka světla. Tento jev je možný díky vhodné volbě velikosti kuličky a indexu lomu v materiálu, ze kterého je kulička vyrobena. Konkrétně jsou mikrokuličky vyrobeny titaničitanu barnatého, podle Dijse je tento materiál běžně dostupný a v množství použitém pro mikroskopování je prakticky zadarmo.

 

Díky nové technice mohli výzkumníci z Lausane přímo pozorovat takové jevy, jako je efekt doxycyclinové léčby na mitochondriální proteiny v buňkách z myších jater. Podle Gijse se tato metoda může stát univerzálním nástrojem výrazně vylepšujícím současné možnosti mikroskopu a to až na úroveň pozorování viru nebo nukleonových kyselin.

 

Literatura:

Fotonický nanojet: http://www.ece.northwestern.edu/ecefaculty/taflove/Paper128.pdf
 http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=33865.php
Hui Yang a kol.: Super-Resolution Biological Microscopy Using Virtual Imaging by a Microsphere Nanoscope, 2013, DOI: 10.1002/smll.201302942

Autor: Martin Tůma
Datum: 27.01.2014 16:23
Tisk článku

Úvod do transmisní elektronové mikroskopie - Karlík Miroslav
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 383 Kč
cena: 360 Kč
Úvod do transmisní elektronové mikroskopie
Karlík Miroslav

Diskuze:

Našel jsem kopie

Jan Šimůnek,2014-01-28 13:36:30

na internetu:
http://www.wmmagazin.cz/view.php?cisloclanku=2009030013
http://www.wmmagazin.cz/view.php?cisloclanku=2009030014
zřejmě ten difrakční limit obcházel interferencí různě orientovaného polarizovaného světla (pokud v tom nebylo ještě něco dalšího, popis je vágní).
Protě mi tenhle článek informaci o uvedeném zařízení připomenul.

Odpovědět


Josef Jindra,2014-01-28 14:06:09

http://en.wikipedia.org/wiki/Royal_Rife, nebo tady : http://rifevideos.com/rife_machine_technology.html,
Neni to zase tak utajeny a tem mikroskop by se mel dat postavit, nicmene neocekaval bych od nej najak extremni vysledky. Jinak z toho co jsem dohledal tak nikomu nevadil ten mikroskop jako spis jeho pristroj na leceni rakoviny a dalsich nemoci ktery mel fungovat na ponekud pofidernich teoriich a navic mu pokusni pacienti umirali.

Odpovědět


Fotky

Martin Plec,2014-01-30 11:19:12

Nenašel jsem na webu žádné z fotky, kterých byly prý byly Rifovým mikroskopem nasnímány tisíce (a i videa). U těch fotek, co jsem našel, není jasné, jakou technikou byly pořízeny - zda nejsou v textu jen pro ilustraci.

Odpovědět

Odpověď

Jan Šimůnek,2014-01-28 10:57:36

Musel bych hrozně dlouho prolézat "kulturní vrstvy" někdy z 90. let minulého století, nicméně bylo to buď ve WM magazínu nebo v nějaké "záhadologicko - alternativní" knížce. I s obrázkem té mašinky, vypadající opravdu velmi složitě.
Důležité je, že to mělo mít výkon +- srovnatelný s tím, co popisuje tento článek, princip popsán nebyl. A dál je důležité i to, že pokud se dá difrakční limit obejít, tak se zřejmě dá buď obejít i vícero způsoby, nebo tentýž princip jeho obejití technicky realizovat různě. Dotyčný mohl místo mikrokuliček použít např. vhodnou emulzi, což je materiál tehdy docela dobře dostupný / vyrobitelný. Možná tam část optiky nebyla řešena čočkami, ale zrcadly.

Odpovědět


Re:

Vít Výmola,2014-01-28 12:02:26

Tohle jako odpověď úplně stačí...
WM magazín má informační hodnotu a důvěryhodnost pojízdného obludária. Človek se tam ze zájmu podívá a neví, jestli je víc zhnusený nebo pobavený.

Odpovědět

Josef Jindra,2014-01-28 09:37:47

To je hodne silne tvrzeni, dalo by se to nejak dolozit ?

Odpovědět


Josef Jindra,2014-01-28 09:38:33

To byl dotaz na pana Simunka, stale tady blbne zarazovani prispevku :(

Odpovědět

Už kolem poloviny 20. století

Jan Šimůnek,2014-01-28 09:30:10

existovaly světelné mikroskopy o podobném výkonu. Jejich tvůrci byli prohlášeni za podvodníky a přístroje byly zabaveny a zničeny (zachovalo se pár fotografií). Odpůrci (různí "sisyfové") argumentovali právě nemožností překročit limity difrakčního jevu.

Odpovědět


Re:

Vít Výmola,2014-01-28 09:44:12

Nevěřím tomu.

Odpovědět

Tak to je naprostá bomba! =O Velký respekt!

Jaroslav Peňaška,2014-01-28 01:39:23

Je skvělé, že se dá pořád ještě jít dál a že jsme limitů fyziky ještě stále nedosáhli a vždy dokážeme přírodní zákony ještě znovu překonat díky genialitě těch nejlepších z nás!

Odpovědět


Za difrakční limit už se kráčí dlouho

Pavel A1,2014-01-28 19:13:39

Jak překonat difrakční limit už je známo dlouho a dokonce se to běžně používá. Některé varianty konfokální mikroskopie dokážou jít až k desetině difrakčního limitu a dokonce jsem asi před měsícem slyšel o metodách konfokální mikroskopie lízajících hranici rozlišení elektronových mikroskopů, ale nevím, jestli to byl jen teoretický návrh, nebo funkční metoda.

Další možností je tzv. superoptika, tedy optika poskládaná z prvků se záporným indexem lomu. Pro tu by teoreticky žádný limit rozlišení neměl existovat.

Koneckonců on ten difrakční limit není žádný pevný fyzikální zákon, když se podíváte, jak se odvozuje, tak se vždy vychází z nějakého modelu optického přístroje a z ad hoc definice rozlišení a v závislosti na zvoleném modelu a definici rozlišení se můžou výsledky lišit i o řád.

Odpovědět


Přesně

Matyáš Patlevič,2014-01-29 14:07:02

tak! Tahle metoda je revoluční, jen díky tomu, že je tak levná. Konfokální mikroskopy se pohybují odhadem kolem milionů korun. Ačkoliv si řákám, že taky nepůjde prostě jen vzít "obyčejný" mikrák a koukat na 100nm objekty - nároky na optiku budou asi vyšší.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace